Abstract This paper investigates sector coupling between the central power system and local energy communities, including heat supply for buildings and charging of electric vehicles. We propose a stochastic linear programming framework to study long-term investments under uncertain short-term operations of nationally aggregated assets. We apply the model to a case study assuming European power sector decarbonization towards 2060 according to a 1.5 degree scenario, and we investigate the impact of coupling building heat systems and electric vehicle charging in Norway with the European power market. The case study focuses on the role of Norway in a European perspective because: (1) Norwegian electricity production is mainly based on flexible and renewable hydropower, (2) Norwegian building heating systems are currently mainly electric, and (3) Norway is already introducing electric vehicles at large. We focus on the European power market to test our hypothesis that it is more cost-efficient to decarbonize when the central power system is coordinated with building heat systems and electric vehicle charging. For Europe as a whole, results show that the average European electricity cost reduces by 3% and transmission expansion decreases by 0.4 % when Norwegian heat systems are developed in coordination with the European power system. The average Norwegian electricity cost decreases by 19%. The strategy includes supplying up to 20% of Norwegian buildings with district heating fueled by waste and biomass, and the remaining electric heating supply is dominated by heat pumps.

中文翻译：

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欧洲电力系统中的热能和电动汽车灵活性：挪威能源社区的案例研究

摘要 本文研究了中央电力系统与当地能源社区之间的部门耦合，包括建筑物供热和电动汽车充电。我们提出了一个随机线性规划框架来研究在不确定的短期国家聚合资产操作下的长期投资。我们将该模型应用于假设欧洲电力部门在 1.5 度情景下到 2060 年脱碳的案例研究，并调查了挪威建筑供暖系统和电动汽车充电与欧洲电力市场耦合的影响。案例研究侧重于挪威在欧洲视角中的作用，因为：(1) 挪威的电力生产主要基于灵活和可再生的水电，(2) 挪威的建筑供暖系统目前主要是电力，(3) 挪威已经开始全面引入电动汽车。我们专注于欧洲电力市场来检验我们的假设，即当中央电力系统与建筑供暖系统和电动汽车充电相协调时，脱碳更具成本效益。就整个欧洲而言，结果表明，当挪威供热系统与欧洲电力系统协调发展时，欧洲平均电力成本降低了 3%，输电扩张降低了 0.4%。挪威的平均电费降低了 19%。该战略包括为高达 20% 的挪威建筑提供以废物和生物质为燃料的区域供暖，其余的电供暖供应由热泵主导。我们专注于欧洲电力市场来检验我们的假设，即当中央电力系统与建筑供暖系统和电动汽车充电相协调时，脱碳更具成本效益。就整个欧洲而言，结果表明，当挪威供热系统与欧洲电力系统协调发展时，欧洲平均电力成本降低了 3%，输电扩张降低了 0.4%。挪威的平均电费降低了 19%。该战略包括为高达 20% 的挪威建筑提供以废物和生物质为燃料的区域供暖，其余的电供暖供应由热泵主导。我们专注于欧洲电力市场来检验我们的假设，即当中央电力系统与建筑供暖系统和电动汽车充电相协调时，脱碳更具成本效益。就整个欧洲而言，结果表明，当挪威供热系统与欧洲电力系统协调发展时，欧洲平均电力成本降低了 3%，输电扩张降低了 0.4%。挪威的平均电费降低了 19%。该战略包括为高达 20% 的挪威建筑提供以废物和生物质为燃料的区域供暖，其余的电供暖供应由热泵主导。结果表明，当挪威热力系统与欧洲电力系统协调发展时，欧洲平均电力成本降低了 3%，输电扩张降低了 0.4%。挪威的平均电力成本降低了 19%。该战略包括为高达 20% 的挪威建筑提供以废物和生物质为燃料的区域供暖，其余的电供暖供应由热泵主导。结果表明，当挪威热力系统与欧洲电力系统协调发展时，欧洲平均电力成本降低了 3%，输电扩张降低了 0.4%。挪威的平均电费降低了 19%。该战略包括为高达 20% 的挪威建筑提供以废物和生物质为燃料的区域供暖，其余的电供暖供应由热泵主导。